Brein fruitvliegje compleet in kaart gebracht: waarom dat nuttig is

De kleine beestjes die massaal op je overrijpe fruit afkomen, kunnen ons veel leren over hoe het menselijke brein werkt, zeggen neurowetenschappers die de hersenen van een enkele fruitvlieg in kaart brachten.

Revolutionaire stap

Het onderzoek is gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Nature. Een groep Amerikaanse en Europese wetenschappers heeft voor het eerst een compleet schema gevisualiseerd van de verbindingen die in de hersenen van een fruitvlieg plaatsvinden. 

Dit zou de weg vrijmaken voor ongekende inzichten in hoe de hersenen gedrag aansturen. "Dit is een mijlpaal voor de neurowetenschap," zegt Anita Devineni, een neurowetenschapper aan de Emory Universiteit van Atlanta.

"Als je je afvraagt ​​je ​​waarom we zoveel aandacht zouden besteden aan de hersenen van een fruitvlieg," zegt Sebastian Seung, hoogleraar computer- en neurowetenschappen aan de Princeton Universiteit tegen The Guardian. "Mijn simpele antwoord: wie snapt hoe de hersenen van een fruitvlieg in elkaar zitten, is een stapje dichter bij het begrijpen van alle hersenen."

Ook Victor Lamme, hoogleraar cognitieve neurowetenschappen (UvA), is enthousiast. Volgens hem zal dit onderzoek bijdragen aan het begrijpen van hoe menselijke gedrag in de hersenen ontstaat. "Onze hersenen werken op dezelfde manier als die van het fruitvliegje en veel andere diersoorten," zegt hij.

"Als wij in de hersenen de verbindingen die een bepaald gedrag produceren, kunnen aanwijzen, dan begrijpen we hoe het gedrag ontstaat." En als het mogelijk is bij een fruitvlieg dan is het ook mogelijk bij mensen, legt hij uit.

Computersimulatie

De onderzoekers hebben een ​​computersimulatie gemaakt van een deel van de hersenen van de vlieg. "Dit is het begin van een digitale transformatie van de neurowetenschap. Dit zou zorgen voor een versnelling van de manier waarop we neurowetenschap bedrijven," zegt Seung.

De onderzoekers ontdekten twee soorten zenuwcellen. De ene soort lijkt verantwoordelijk te zijn voor het combineren van verschillende soorten informatie. En de andere soort zendt signalen uit om activiteiten te coördineren. Er werd ook een circuit in de hersenen ontdekt die ervoor zorgt dat een fruitvliegje die in beweging is, stil gaat staan.

AI-technologie

De wetenschappers hebben AI-technologie gebruikt om een model te maken van miljoenen verbindingen tussen de hersencellen van het fruitvliegje. "We hebben geen idee hoe verbindingen tussen hersencellen worden gelegd." zegt Niels Taatgen hoogleraar AI, aan de Rijksuniversiteit Groningen. "AI brengt ons een stapje verder in het oplossen van het mysterie van het menselijke brein."

Het vastleggen van de verbindingen van de piepkleine hersenen ter grootte van een maanzaad vast te leggen, was ingewikkeld. Het proces begon met het snijden van de hersenen in 7000 flinterdunne plakjes. Die werden afzonderlijk afgebeeld in een elektronenmicroscoop. Zo konden de wetenschappers de hersenstructuren die vier miljoenste van een millimeter breed waren, bekijken.

De afbeeldingen werden met behulp van AI geanalyseerd. Zo konden alle verbindingen tussen de hersencellen worden getraceerd. Om de fouten van AI te vermijden werden er tientallen wetenschappers en vrijwilligers wereldwijd gevraagd om de uitkomsten te controleren. "Want we weten dat AI niet perfect is," zegt Taatgen. "Dit geeft ook inzichten in hoe we AI efficiënter kunnen inzetten."

Hersenziekten

Als het zo ver is dat de hersenen van mensen in kaart kunnen worden gebracht, zal het de medische wereld helpen met het behandelen van hersenziekten en psychoses, vertelt hoogleraar Lamme. "Het zou ons de mogelijkheden geven om op de goede knoppen in de hersenen te drukken en ervoor te zorgen dat mensen beter gedrag vertonen."